控制结构含钢量及混凝土用量设计措施

住宅材料用量分析及优化措施2009年11月总体材料用量分析：标准层材料用量比较开发商要求注：上述指标均按结构面积计。从上表可看出，不同工程材料用量的差距较大。虽然也有部分工程能达到开发商的要求，但大部分还是超出开发商的指标不少。其中去年结构会以后工程的材料用量比较接近开发商的要求，还有些项目比开发商的奖励指标还低。说明通过大家的努力，还是能达到要求的。公司目前控制指标奖励指标住宅60~80m含钢量（Kg/m2）41~464543混凝土含量（m3/m2）0.29~0.330.330.32住宅80~100m含钢量（Kg/m2）36~604845混凝土含量（m3/m2）0.31~0.450.330.32地面以上综合材料用量现状公司目前住宅60~80m含钢量（Kg/m2）52~63混凝土含量（m3/m2）0.36~0.37住宅80~100m含钢量（Kg/m2）37~70混凝土含量（m3/m2）0.32~0.49各部分构件含钢量分析：•楼板用钢量一般在7~12Kg/m2，珠海、江苏等有特别要求的为高值，深圳、东莞等采用高强钢的为低值，也有采用大板的项目达到15Kg/m2。•梁用钢量一般在9~21Kg/m2，墙不对齐、梁搭梁较多时为高值，墙布置较多或采用大板时为低值。•墙柱用钢量60~80m一般在20~22Kg/m2；80~100m一般在22~26Kg/m2；占总用钢量的40~50%，个别项目会达到60%。•节点用钢量在0.5~3.4Kg/m2不等，如果开发商对经济性要求高，应要求建筑尽量简化节点。•复杂高层的标准层比一般标准层多1.5~2Kg/m2。•经对各项目的材料用量分析、比较，相对经济的项目采取以下优化措施：一．平面布置•建筑平面尽量规则不超限；剪力墙结构的高宽比不宜超过6；尽量不设转换层，尤其是高位转换；高度尽量取上限（如剪力墙结构做80m或100m，7度区）；层高宜取2.9m。•平面布置剪力墙尽量对齐。•珠海项目。部分框支--3层转换，层高3米，总高86米，高宽比7.6。标准层用钢量60Kg/m2•深圳项目。剪力墙结构，层高3米，总高93米，高宽比5。标准层用钢量54Kg/m2，其中墙占30Kg/m2。•深圳项目，剪力墙结构，地下室顶板转换，层高2.8米，总高91米，高宽比7.8（5.7）。标准层用钢量约40Kg/m2•合正某项目。剪力墙结构，没转换，层高2.85米，总高98米，高宽比4.6。标准层用钢量36Kg/m2二．地下室底板•有条件时应做成无梁板，利用承台或独立柱基作为柱帽，通过调整尺寸来优化配筋。•板上、下保护层厚度及裂缝宽度不一样，当计算软件中不能分别设置这些参数时，应至少计算两次，分别取相应条件下计算的配筋。•板厚≥250mm，就不必另设拉梁，即使单柱单桩也设暗梁即可。•当底板采用梁板式时，基础梁计算应充分考虑承台的作用。特别是裂缝宽度计算时，梁取承台边处的弯矩进行控制，承台算至柱边。•所有构造按非抗震：箍筋不需要加密，可按90度弯钩，锚固、接头等一律按非抗震要求。•如无抗浮等需要，底板也可不挑出外墙。三．地下室顶板、人防顶板、商业楼层做法：•不同的柱网、荷载、层高限制等，会有不同的结论。由于影响因素很多，到目前为止，没有一个非常准确、清晰的结论。一般是在给定的前提条件下，再进一步优化是比较现实的，但以下几点是相对比较明确的：1.跨度大的连续梁采用加腋一般是比较经济的；注意直接用SATWE计算时，由于板荷载传递方式改变，可能会偏不安全。对大板影响较大，中间有次梁布置时则影响不大。设计人应注意复核。2.对于板厚和配筋从构造上有较高要求的（如作为嵌固的地下室顶板、转换层等）可以考虑采用大板（不覆土，荷载较小时），或加腋大板（荷载较大时）。一般可以比十字梁布置方式节省10~20%。3.荷载不大，板厚最小可取100的（如车库中间楼层、商业等），跨度在8～9m左右的采用单向双次梁较经济；一般可以比十字梁或井字梁布置方式节省5~10%。•4.荷载大的，根据不同的数值，分别采用十字次梁和井字次梁。梁截面尽量高、窄（如350×800不如用300×900）。•5.对有条件的大屋面采用结构找坡，既容易保证防水质量，又能减轻荷载，对节约造价有好处，缺点是施工麻烦。•6.梁裂缝应算到柱边，注意与考虑刚域不同。•7.人防顶板用塑性计算。板与梁整体现浇时，跨中截面的计算弯矩可乘0.7的折减系数；无梁楼盖可乘0.9的折减系数。8.除承受动荷载及要求不出现裂缝的构件外，现浇楼板均可考虑塑性内力重分布。按弹性计算的弯矩，中间跨可乘0.8的折减系数，边跨双向板可乘0.9的折减系数，角区格不折减。四．地下室外墙设计：•目前常用静止土压力计算外墙配筋。当地下室施工采用护坡桩时，外墙土压力计算可考虑护坡桩的有利影响，全部按主动土压力计算。•外墙的室外地面荷载可取5KN/m2(包括可能停消防车的室外地面)。•水头统一按抗浮水位取。•一般在墙底、顶不需要设构造梁，当外墙下为桩基，桩中心距大于墙高度时，应按深梁计算配筋。•外墙计算也可考虑塑性内力重分布。•地下室外墙可采用压弯构件计算强度和裂缝，采用分离式配筋方法配置外侧竖向钢筋。五．其它构件设计：•1.梁钢筋问题：•上部钢筋采用搭接、架立等做法规范有条文，且设计人员也常用。需要注意的是：框架梁的贯通钢筋采用搭接并不一定经济。由于贯通钢筋要求按受拉搭接，搭接区箍筋要加密。一二级首先要满足1/4的要求，一般钢筋直径大于18，梁净跨大于4米采用搭接才经济；三四级及非抗震框架梁的钢筋直径不小于16，梁净跨大于4米搭接才经济。另外在连续梁长短跨相差1倍时，短跨其实已不存在搭接的问题了。建议负筋用两种规格，小直径的钢筋通长。次梁上部跨中均用架立筋。•底部钢筋以前一般是无争议的所有截面钢筋都一样。目前有的工程开始尝试底部钢筋在靠近支座附近部分截断。最近几年公司做的工程在地下室顶板次梁上用得较多。另外还有一种情况，就是一般标准层上的框架梁，其受力形态比较接近连梁时，计算结果是底部支座处比跨中钢筋面积大较多。因此有的咨询公司及甲方要求采用和上部支座钢筋的做法一样，在底部支座也用附加钢筋或搭接的方式。这种情况在框-筒结构中更明显。规范对此没有相应规定，理论上可以。•箍筋间距不一定要取50的倍数，满足计算及构造即可。目前一般次梁均按主梁输入，次梁也可以根据计算结果分加密、非加密区。如用Ⅰ级钢的箍筋间距很密时，应改用Ⅱ级钢（如￠8@100不如用φ10@200）。有条件时尽量采用Ⅲ级钢。2.墙钢筋问题：•暗柱纵筋间距问题。对构造边缘构件规范仅提到箍筋的无支长度不应大于300mm的要求，导致暗柱纵筋间距大量采用300mm，反而比墙体分布筋间距还大。•构造边缘构件纵筋一般是φ12或加φ10即可满足要求，但采用绑扎后箍筋量大增，比较后采用φ14等面积代换，同时用电渣压力焊连接会比较经济。合正的咨询公司比较过，大约差4kg/m2,但施工单位意见很大。•尽量不要在墙端做较大的端柱。•标准层剪力墙分布筋问题。水平、竖向分布筋均用￠8@200，虽然符合规范要求，但由于珠三角地区一般￠8的只有HPB235级钢，现场施工非常困难。建议竖向最少要用φ10+￠8间隔排放。•剪力墙截面高度与厚度之比为5~8，但两侧有跨高比不大于2.5的连梁或翼墙，可以不按短肢墙。3.计算问题：•连梁是按开洞还是按节点输。这实际是程序的两种处理方式。由于方法不同，得出的刚度也相差较大。按理说如果所有尺寸等前提条件一样，结论应该也是一样的。但由于目前程序的模型假定是建立在很多简化的基础上，开洞处理比节点处理得出的整体刚度普遍大得多，而剪力墙的多少又直接影响造价。对于以追求低成本而赢利的不少开发商就要求只要能符合条件的就按开洞处理。曾经与PKPM开发部沟通过，他们认为当跨高比不大于3时用开洞处理才比较合适，其它的建议用节点处理。广东省高规补充规定要求当跨高比不大于2才可以用开洞处理。•剪力墙的长度在规范有不宜大于8m的规定，条文解释得很清楚，剪力墙宜设计成高宽比大于2的细高剪力墙，这样容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙。对于高度较大的剪力墙（如大量的接近100m的住宅等），超过8m的剪力墙未必不可以，关键是要避免应力过于集中到某片剪力墙（如只有个别墙肢大于8米而大多数为较小墙肢，一旦遭受强烈地震，大墙肢首先破坏，仅分担较小剪力的小墙肢就会被各个击破）。在高层公寓设计中常遇到此问题，适当加长某段墙就可以减少整体墙的数量。•为了位移指标接近规范低限而在剪力墙上开洞不一定经济，开洞虽然减少了洞口的混凝土及墙筋，但增加了两侧的暗柱及连梁，一般洞口要大于2米两侧还是普通墙时才可能节省。•复杂高层的顶部6～10层砼可用C25，可以减少部分箍筋用量。如箍筋已用Ⅲ级钢就意义不大，因为C25锚固搭接长度会加大。•为满足梁钢筋锚固而在剪力墙端头加横向拐头（在计算中又未体现），该处未按暗柱的整体配筋而单独按节点的方式配。该做法有点类似混凝土凸窗梁上反节点做法，但由于竖向构件有应力累加的影响。应属不太合理的做法。•梁超筋或钢筋多不易排放时，通过水平加腋方式解决，但模型应按实际情况输入后再复核。•精确计算荷载，包括面层厚度、扣除门窗洞口等。4.基础问题•桩基设计时，布桩应遵循“直接和就近”的原则，减少传力的路径和环节，严格控制布桩系数，不人为放大布桩系数。•灌注桩的配筋，可参考标准图集减小；位于二a类环境中稳定地下水位中的抗拔桩裂缝宽度按0.3mm控制，不需要取0.2mm。（广东省地基规范要求按0.2mm控制）。•筏板下部拉通筋可按0.15%控制，不够再附加。5.制图问题：•标准层梁配筋应多分段，对于跨度较短，水平力作用下，内力沿竖向变化较大时，应采用列表法，细分各层“短跨”梁的配筋。•采用结构斜板找坡，取消建筑找坡后，可以有效减轻结构荷载，同时对建筑防水质量有益，这种方式主要用于地下室顶板及商业等屋顶。另外一种方式是在结构平板上用混凝土找坡，施工时一次浇筑，虽然加大了荷载重量，但对防水质量同样比较好，也是不少开发商所乐意采纳的。这种主要用于要求板底是平的，如住宅等。细化较大跨板的配筋。对于跨度较大的板（如短跨大于5m）或有托柱集中力的板，可采用平面分段配筋的方式，减小非跨中区域或非集中力区域的配筋，以控制钢筋用量。厨房、卫生间等板跨不大时，墙下尽量不设梁，若需设梁时，100厚墙下梁宽尽量采用150。建筑专业无特殊要求时，阳台的封口梁宽尽量用150。小阳台边、凸窗侧边砌墙时，不一定要设挑梁，可采用墙下局部加厚的做法，见下图。•对隔墙下另设附加钢筋的做法值得商榷，因为计算已考虑隔墙荷载，施工也会有偏差。•梁、板、柱、墙纵筋及箍筋有条件时尽量采用Ⅲ级钢。•屋面女儿墙采用砌体做法（采用灰砂砖加构造柱），根据图集《砌体填充墙结构构造（06SG614-1）》做法，在满足一定高度及构造做法是可行的，但做法少用，有的地区明确规定禁止使用（如福建省）。•连梁宽度超过墙厚，以垂直墙体方向的梁为宽出部分的支座，做法值得商榷。•梁在墙端头的锚固长度不足时，梁伸过墙后面再做个甩头。理论应该可以，但比较少用。